2.1 引言

隨著計算機應用的深入，特別是家用計算機越來越普及，一方面希望眾多用戶能共享信息資源，另一方面也希望各計算機之間能互相傳遞信息進行通信。個人計算機的硬件和軟件配置一般都比較低，其功能也有限，因此要求大型與巨型計算機的硬件和軟件資源，以及它們所管理的信息資源應該為眾多的微型計算機所共享，以便充分利用這些資源。基于這些原因，促使計算機向網絡化發展，將分散的計算機連接成網，組成計算機網絡。

2.1.1 網絡的定義

計算機網絡是現代通信技術與計算機技術相結合的產物。所謂計算機網絡，就是把分布在不同地理區域的計算機與專門的外部設備用通信線路互聯成一個規模大、功能強的網絡系統，從而使眾多的計算機可以方便地互相傳遞信息，共享硬件、軟件、數據信息等資源。通俗地說，網絡就是通過電纜、電話線或無線通信等互聯的計算機的集合。

通過網絡，您可以和其他連到網絡上的用戶一起共享網絡資源，如磁盤上的文件及打印機、調制解調器等，也可以和他們互相交換數據信息。

按計算機聯網的區域大小，我們可以把網絡分為局域網（Local Area Network，LAN）和廣域網（Wide Area Network，WAN）。LAN是指在一個較小地理范圍內的各種計算機網絡設備互聯在一起的通信網絡，可以包含一個或多個子網，通常局限在幾千米的范圍之內。如在一個房間、一座大樓，或是在一個校園內的網絡就稱為局域網。WAN連接地理范圍較大，常常是一個國家或是一個洲。其目的是為了讓分布較遠的各局域網互聯。我們平常講的Internet就是最大最典型的廣域網。

那么，網絡上的計算機之間又是如何交換信息的呢？就像我們說話用某種語言一樣，在網絡上的各臺計算機之間也有一種語言，這就是網絡協議，不同的計算機之間必須使用相同的網絡協議才能進行通信。當然，網絡協議也有很多種，具體選擇哪一種協議則要看情況而定。Internet上的計算機使用的是TCP／IP（Transmission Control Protocol／Intermet Protocal，傳輸控制協議／互聯網絡協議）。

2.1.2 網絡組成

要構成LAN，必須有其基本部件。LAN既然是一種計算機網絡，自然少不了計算機，特別是個人計算機（PC）。幾乎沒有一種網絡只由大型機或小型機構成。因此，對于LAN而言，個人計算機是一種必不可少的構件。計算機互聯在一起，當然也不可能沒有傳輸媒體，這種媒體可以是同軸電纜、雙絞線、光纜或輻射性媒體。第三個構件是任何一臺獨立計算機通常都不配備的網卡，也稱為網絡適配器，但在構成LAN時，則是不可少的部件。第四個構件是將計算機與傳輸媒體相連的各種連接設備，如RJ-45插頭座等。具備了上述4種網絡構件，便可將LAN工作的各種設備用媒體互聯在一起搭成一個基本的LAN硬件平臺。

有了LAN硬件環境，還需要控制和管理LAN正常運行的軟件，即NOS是在每個PC原有操作系統上增加網絡所需的功能。例如，當需要在LAN上使用字處理程序時，用戶的感覺猶如沒有組成LAN一樣，這正是LAN操作發揮了對字處理程序訪問的管理。在LAN情況下，字處理程序的一個復制通常保存在文件服務器中，并由LAN上的任何一個用戶共享。由上面介紹的情況可知，組成LAN需要下述5種基本結構：

1）計算機（特別是PC）；

2）傳輸媒體；

3）網絡適配器；

4）網絡連接設備；

5）網絡操作系統。

計算機是我們最熟悉不過的了，就不再介紹了，其他部分我們將詳細介紹。

2.1.3 網絡IP地址

IP地址標識著網絡中一個系統的位置。我們知道每個IP地址都是由兩部分組成的：網絡號和主機號。其中，網絡號標識一個物理的網絡，同一個網絡上所有主機需要同一個網絡號，該號在互聯網中是唯一的；而主機號確定網絡中的一個工作端、服務器、路由器其他TCP／IP主機。對于同一個網絡號，主機號是唯一的。每個TCP／IP主機由一個邏輯IP地址確定。

IP地址有兩種表示形式：二進制表示（1和0太多了就搞不清）和點分十進制表示。每個IP地址的長度為4字節，由4個8位域組成，我們通常稱之為八位體。八位體由句點分開，表示為一個0～255之間的十進制數。一個IP地址的4個域分別標明了網絡號和主機號。

TCP／IP上的每臺主機都需要用一個子網屏蔽號。它是一個4字節的地址，用來封裝或“屏蔽”IP地址的一部分，以區分網絡號和主機號。當網絡還沒有劃分為子網時，可以使用默認的子網屏蔽；當網絡被劃分為若干個子網時，就要使用自定義的子網屏蔽。

我們來看看默認的子網屏蔽值，它用于一個還沒有劃分子網的網絡。即使是在一個單段網絡上，每臺主機也都需要這樣的默認值。

它的形式依賴于網絡的地址類型。在它的4個字節里，所有對應網絡號的位都被置為1，于是每個八位體的十進制值都是255；所有對就主機號的位都置為0。例如：C類網地址192.168.0.1和相應的默認屏蔽值255.255.255.0。

我們把屏蔽值和IP地址值做“與”的操作其實是一個內部過程，它用來確定一個數據包是傳給本地還是遠程網絡上的主機。其相應的操作過程是這樣的：當TCP／IP初始化時，主機的IP地址和子網屏蔽值相“與”。在數據包被發送之前，再把目的地址也和屏蔽值作“與”，這樣如果發現源IP地址和目的IP地址相匹配，IP就知道數據包屬于本地網上的某臺主機；否則數據包將被送到路由器上。

注：我們知道“與”操作是將IP地址中的每一位與子網屏蔽中相應的位按邏輯與作比較。

2.1.4 網絡路由

路由就是選擇一條數據包傳輸路徑的過程。當TCP／IP主機發送IP數據包時，便出現了路由，且當到達IP路由器還會再次出現。路由器是從一個物理網向另一個物理網發送數據包的裝置，路由器通常被稱為網關。對于發送的主機和路由器而言，必須決定向哪里轉發數據包。在決定路由時，IP層查詢位于內存中的路由表。

1）當一個主機試圖與另一個主機通信時，IP首先決定目的主機是一個本地網還是遠程網。

2）如果目的主機是遠程網，IP將查詢路由表來為遠程主機或遠程網選擇一個路由。

3）若未找到明確的路由，IP用默認的網關地址將一個數據傳送給另一個路由器。

4）在該路由器中，路由表再次為遠程主機或網絡查詢路由，若還未找到路由，該數據包將發送到該路由器的默認網關地址。

每發現一條路由，數據包被轉送至下一級路由器，稱為一次“跳步”，并最終發送至目的主機。若未發現任何一個路由，源主機將收到一個出錯信息。

2.1.5 網絡域名

域名是在Internet中用于解決地址對應問題的一種方法。用IP地址也可以訪問網站空間，但要通過一串長長的數字組成的IP地址來訪網站。由于IP地址不容易被人記憶，采用域名來代替IP地址標識站點地址。域名的出現，讓訪客更容易找到要訪問的網站。舉例說明：上海快網網站的域名：kwww.cn，kwww就是域名頻道網站的名字，.cn是中國的意思（.net網絡服務、.cn中國等，后綴代表不同意思。）

域名解析就是域名到IP地址的轉換過程。域名的解析工作由DNS（Domain Name Serv-er，域名服務器）完成。

我們知道域名是為了方便記憶而專門建立的一套地址轉換系統，要訪問一臺互聯網上的服務器，最終還必須通過IP地址來實現，域名解析就是將域名重新轉換為IP地址的過程。一個域名只能對應一個IP地址，而多個域名可以同時被解析到一個IP地址。域名解析需要由專門的域名解析服務器（DNS）來完成。

解析過程比如一個域名為www.kwww.cn，實現HTTP服務，如果想看到這個網站，要進行解析，首先在域名注冊商那里通過專門的DNS（域名服務器）解析到一個Web服務器的一個固定IP上：211.214.1.???，然后通過Web服務器來接收這個域名，把www.kwww.cn這個域名映射到這臺服務器上，那么輸入www.kwww.cn這個域名就可以訪問網站內容，即實現了域名解析的全過程。

人們習慣記憶域名，但機器間互相只認IP地址，域名與IP地址之間是一一對應的，它們之間的轉換工作稱為域名解析，域名解析需要由專門的域名解析服務器來完成，整個過程是自動進行的。

當應用過程需要將一個主機域名映射為IP地址時，就調用域名解析函數，解析函數將待轉換的域名放在DNS請求中，kwww.cn以UDP（User Datagram Protocal，用戶數據報協議）報文方式發給本地域名服務器。本地的域名服務器查到域名后，將對應的IP地址放在應答報文中返回。同時域名服務器還必須具有連向其他服務器的信息以支持不能解析時的轉發。若域名服務器不能回答該請求，kwww.cn則此域名服務器就暫成為DNS中的另一個客戶，向根域名服務器發出請求解析，根域名服務器一定能找到下面的所有二級域名的域名服務器，這樣以此類推，一直向下解析，直到查詢到所請求的域名。